在高压直流输电一次系统中,换流变压器是最重要的组成设备之一,其可靠运行对高压直流输电系统的稳定输送起着至关重要的作用。在换流变压器的绝缘系统中,局部放电被认为是导致绝缘故障的主要原因,所以保证油纸绝缘系统的安全才能保障换流变压器的稳定运行。油纸绝缘材料的使用条件决定了许多专业电力设备(包括换流变压器)的使用条件和预期寿命。基于以上分析,研究换流变压器绝缘介质在极性反转电压下的影响因素及主绝缘电场分布已成为油纸绝缘系统设计的关键。首先,本文鉴于在不同频率与温度条件下,油纸绝缘系统中绝缘介质的电导率呈非线性规律变化,对极性反转电场的分布规律进行研究。利用数据分析软件Matlab拟合油纸绝缘电导率的非线性变化规律,之后建立RC等效电路分析电导率的非线性规律,接着利用有限元分析软件ElecNet仿真极性反转电压下的阀侧绕组端部电场,最后分析仿真结果,得出温度和频率对主绝缘电场分布的影响规律。其次,鉴于换流变压器油纸绝缘材料的介电常数在不同初始含水量与老化程度的条件下呈非线性规律变化,首先分析了换流变压器绝缘系统的影响程度。然后采用Matlab软件对油纸绝缘介质的介电常数非线性变化规律进行数值拟合,并考虑到极性反电压下的频率特性,利用ElecNet有限元分析软件对阀侧绕组端部电场进行仿真,最后根据仿真结果,分析在直流极性反电压作用下,温初始含水量与老化程度对主绝缘电场分布的影响。最后,从仿真结果中找到绝缘结构中电场所处的薄弱环节。鉴于静电环和成型角环的结构尺寸及其阀侧绕组端部绝缘结构尺寸对主绝缘电场分布的影响,设计出合理的绝缘结构,提出优化方案,以确保换流变压器工作过程当中有足够的绝缘裕度,最后确定500kV换流变压器的主绝缘结构尺寸。通过本文的研究与分析,为以后换流变压器的绝缘系统研究提供一定的理论指导意义。